发菜藻蓝蛋白基因克隆及原核表达

发菜（Nostoc flagelliforme）是一种陆生固氮蓝藻,具有重要的经济和生态价值。运用双向电泳技术、MALDI-TOF-TOF/MS鉴定和数据库检索,获得藻蓝蛋白部分氨基酸序列并设计简并性引物,克隆藻蓝蛋白基因并研究其表达。结果表明,发菜藻蓝蛋白α和β亚基两个基因的编码序列及两者之间的间隔序列全长为1097bp,编码β亚基和α亚基的基因序列全长分别为519bp和489bp,β亚基基因序列位于α亚基基因序列上游,两者之间通过89bp的基因片段连接,GenBank登录号为GU549478,并对推译的α和β亚基三维结构进行了预测。将藻蓝蛋白的α和β亚基基因在大肠杆菌中表达,获得了符合预期的外源重组蛋白。研究结果为进一步研究发菜藻蓝蛋白的分子结构及生物学功能奠定了基础。     

葛仙米血红素氧合酶基因Ns-HO1异源表达及其蛋白结构模拟

为明确葛仙米(Nostoc sphaeroides)中血红素氧合酶(Heme oxygenase, HO)基因编码蛋白的分子进化地位和高级结构, 克隆该基因并进行原核细胞表达, 氨基酸序列比对与分子进化分析和Swiss-model高级结构模拟。结果显示: 葛仙米血红素氧合酶基因Ns-HO1密码区全长为678 bp, 预编码一含225个氨基酸的蛋白质; Ns-HO1与同源蛋白氨基酸相似性达90.3%, 存在少部分位点替换突变, 但底物血红素的预结合位点(如Arg10和Tyr125)及金属离子结合位点(His17)等关键位点的氨基酸保持稳定。 构建表达载体, 葛仙米Ns-HO1在大肠杆菌中成功诱导表达, SDS-PAGE检测目的蛋白大小近26.0 kD; 分子进化树分析显示Ns-HO1与普通念珠藻、发状念珠藻中同源蛋白聚类于同一分支, 并与点状念珠藻中同源蛋白具有共同祖先。Ns-HO1蛋白多肽链形成8个主要α-螺旋,其中N和C末端的两个α-螺旋与第四螺旋共同为Ns-HO1高级结构提供底面支撑, 其他螺旋围绕该底面进一步延展并充填其中, 形成Ns-HO1分子的类夹心式结构。在高级结构中, 含血红素预结合位点氨基酸的几个螺旋(第一、 五和七螺旋)位于Ns-HO1分子外围, 这些分支螺旋为形成Ns-HO1夹心空间以利于底物血红素锚定和产物及时释放提供了条件。总之, 研究为深入了解与运用葛仙米血红素氧合酶基因的生物学功能和资源提供了基础。     

鱼腥藻PCC7120藻蓝蛋白α亚基体内重组研究

为了研究藻蓝蛋白α亚基的生物合成途径,通过构建相容的3种重组质粒pETDuet-cpcA、pCOLADuet-cpcE-cpcF和pACYCDuet-ho1-pcyA,将裂合酶基因cpcE和cpcF、血红素氧化酶基因ho1、藻蓝胆素合成酶基因pcyA和脱辅基藻蓝蛋白α亚基基因cpcA共同转入大肠杆菌BL21(DE3)。通过色素蛋白锌电泳和光谱检测表明产生了生物活性的CpcA-PCB。成功实现了大肠杆菌内藻蓝蛋白α亚基84位半胱氨酸残基与PCB的连接。而在裂合酶基因cpcE和cpcF不转入大肠杆菌的情况下,大肠杆菌内只有0.2%的CpcA-PCB产生。以上研究为进一步在大肠杆菌内合成天然的藻蓝蛋白奠定了基础。     

发状念珠藻醛酮还原酶基因NfAKR的克隆与表达

以发状念珠藻细胞为试材,采用PCR技术克隆了醛酮还原酶基因的开放阅读框(ORF)序列,命名为NfAKR。对基因序列特征进行了生物信息学分析,根据其编码氨基酸序列预测了NfAKR蛋白的三维结构,同时探讨了PEG-6000胁迫下NfAKR的表达特性。结果表明:NfAKR基因的编码序列长912bp,编码304个氨基酸,预测其编码蛋白的相对分子量为33.51kD,理论等电点为4.94,具有醛酮还原酶超家族保守结构域。NfAKR蛋白主要由10个α-螺旋和11β-折叠组成,中间形成一个疏水穴,作为酶的催化活性中心。NfAKR与点形念珠藻处在同一进化枝上,具有较近的亲缘关系。qRT-PCR分析显示,PEG-6000胁迫下NfAKR基因上调表达,当PEG-6000浓度为8%时,其相对表达量为5.66并达到峰值。依据NfAKR基因响应干旱胁迫上调表达的特性,推测醛酮还原酶可能参与发状念珠藻抵御干旱胁迫过程。     

鱼腥藻PCC7120藻蓝蛋白α亚基体内重组研究

为了研究藻蓝蛋白α亚基的生物合成途径,通过构建相容的3种重组质粒pETDuet-cpcA、pCOLADuet-cpcE-cpcF和pACYCDuet-ho1-pcyA,将裂合酶基因cpcE和cpcF、血红素氧化酶基因ho1、藻蓝胆素合成酶基因pcyA和脱辅基藻蓝蛋白α亚基基因cpcA共同转入大肠杆菌BL21(DE3)。通过色素蛋白锌电泳和光谱检测表明产生了生物活性的CpcA-PCB。成功实现了大肠杆菌内藻蓝蛋白α亚基84位半胱氨酸残基与PCB的连接。而在裂合酶基因cpcE和cpcF不转入大肠杆菌的情况下,大肠杆菌内只有0.2%的CpcA-PCB产生。以上研究为进一步在大肠杆菌内合成天然的藻蓝蛋白奠定了基础。     

珊瑚藻R-藻红蛋白γ亚基基因的克隆

根据珊瑚藻(Corallina afficinalis L.)R-藻红蛋白γ亚基N末端部分氨基酸序列(P83592)设计简并引物,结合RACE方法,扩增获得g亚基的全长cDNA序列.结果表明,序列全长为2 308 bp(AY209894),5'非编码区长1 203bp,3'非编码区长145 bp,编码区长960 bp,编码320个氨基酸组成的前体,包含71个氨基酸构成的信号肽和249个氨基酸组成的成熟蛋白.成熟蛋白序列内部存在重复序列与前人的报道一致.珊瑚藻亚基cDNA序列不同克隆子的测序结果表明,g亚基cDNA序列存在不同的3'末端,说明该基因可能存在多个拷贝或存在转录后加工.此外,扩增获得g亚基DNA序列(AY308999),比较表明编码区内部没有内含子存在.本文是对珊瑚藻R-藻红蛋白g亚基基因序列的首次报道.     

珊瑚藻R-藻红蛋白γ亚基基因的克隆(英文)

根据珊瑚藻(Corallina afficinalis L.)R-藻红蛋白γ亚基N末端部分氨基酸序列(P83592)设计简并引物,结合RACE方法,扩增获得g亚基的全长cDNA序列。结果表明,序列全长为2308 bp(AY209894),5′非编码区长1203bp,3′非编码区长145 bp,编码区长960 bp,编码320个氨基酸组成的前体,包含71个氨基酸构成的信号肽和249个氨基酸组成的成熟蛋白。成熟蛋白序列内部存在重复序列与前人的报道一致。珊瑚藻亚基cDNA序列不同克隆子的测序结果表明,g亚基cDNA序列存在不同的3′末端,说明该基因可能存在多个拷贝或存在转录后加工。此外,扩增获得g亚基DNA序列(AY308999),比较表明编码区内部没有内含子存在。本文是对珊瑚藻R-藻红蛋白g亚基基因序列的首次报道。     

岩原鲤促性腺激素基因的克隆和组织表达差异

通过RT-PCR技术从岩原鲤(Procypris rabaudi)卵巢组织中克隆了促性腺激素GtHα、FSHβ、LHβ3个亚基的mRNA序列。GtHα亚基开放阅读框长357 bp,编码118个氨基酸残基,第1～23个氨基酸为信号肽。FSHβ亚基开放阅读框长393 bp,编码130个氨基酸残基,第1～22个氨基酸为信号肽。LHβ亚基开放阅读框长444 bp,编码147个氨基酸残基,第1～28个氨基酸为信号肽。氨基酸序列比对结果表明,GtHα亚基在近缘物种间比较保守,其氨基酸序列的相似性要高于FSHβ和LHβ亚基。通过Real-time fluorescent quantitative PCR(FQ-PCR)分析发现,GtHα亚基在检测的6种组织中均有表达,卵巢中的表达量极高,肝、脑、心、垂体和肌肉中表达量依次降低;FSHβ亚基在除肌肉外的其余5种组织中均有表达,卵巢中的表达量最高,脑和心中表达量次之,肝和垂体的表达量明显偏低;LHβ亚基只在卵巢和垂体中表达,卵巢中的表达量要明显高于垂体。     

海洋红藻和蓝藻中的别藻蓝蛋白结构特征的比较

红毛菜、坛紫菜和条斑紫菜三种海洋红藻中的别藻蓝蛋白的特征吸收光谱(λ_(max)650 nm),荧光发射光谱(F_(max)662nm)、等电点(pI 4.42)、聚集态(分子量:134 kD)及其亚基分子量(α17kD,β18.5kD)均相同;结合它们各自吸收光谱的二阶导数光谱、圆二色谱和氨基酸残基组成等,与蓝藻--螺旋藻中的别藻蓝蛋白进行了比较。研究结果表明:四种来源不同的别藻蓝蛋白结构具有同一性,都是由α和β两个亚基组成的(αβ)_3结构。     

发状念珠藻NfwspA3基因的克隆及其耐旱能力分析

水分胁迫蛋白(WSP,Water stress protein,)在植物耐干旱过程中起着重要作用。发状念珠藻具有极强的耐旱、耐盐和抗辐射等能力。本研究以发状念珠藻基因组DNA为模板,利用PCR技术克隆到一个发状念珠藻水分胁迫蛋白基因的开放阅读框(ORF)序列,命名为NfwspA3,其序列全长1017 bp。生物信息学预测表明,该基因可编码338个氨基酸残基,预测等电点为4.85,分子量为37.48 kD,为亲水性稳定蛋白,分布在细胞质中。构建了NfwspA3基因的重组表达菌株pET32aNfwspA3,以聚乙二醇-6000(PEG-6000)对其模拟干旱胁迫,发现重组菌株最高可忍耐60%浓度的PEG-6000,表现出较强的耐旱性,且具有较高的半乳糖苷酶活性。研究结果为探知发状念珠藻WSP蛋白逆境响应机制及其遗传改良提供了理论依据和基因元件。     

发状念珠藻NfwspA3基因的克隆及其耐旱能力分析北大核心CSCD

水分胁迫蛋白(WSP,Water stress protein,)在植物耐干旱过程中起着重要作用。发状念珠藻具有极强的耐旱、耐盐和抗辐射等能力。本研究以发状念珠藻基因组DNA为模板,利用PCR技术克隆到一个发状念珠藻水分胁迫蛋白基因的开放阅读框(ORF)序列,命名为NfwspA3,其序列全长1017 bp。生物信息学预测表明,该基因可编码338个氨基酸残基,预测等电点为4.85,分子量为37.48 kD,为亲水性稳定蛋白,分布在细胞质中。构建了NfwspA3基因的重组表达菌株pET32aNfwspA3,以聚乙二醇-6000(PEG-6000)对其模拟干旱胁迫,发现重组菌株最高可忍耐60%浓度的PEG-6000,表现出较强的耐旱性,且具有较高的半乳糖苷酶活性。研究结果为探知发状念珠藻WSP蛋白逆境响应机制及其遗传改良提供了理论依据和基因元件。     

多管藻中R-藻蓝蛋白能量传递途径及动力学

以蛋白亚基复性技术和皮秒级时间分辨荧光光谱,研究海洋红藻多管藻中R－藻蓝蛋白（R－PC）单体和三聚体内能量传递过程。利用亚基复性技术对分离后的β亚基复性,以R－藻蓝蛋白单体和β亚基之间的差谱获得α亚基的吸收光谱。皮秒级时间分辨三维谱图（时间、波长和强度）直观地显示出藻红胆素发色团向藻蓝胆素发色团的能量传递;根据时间分辨测量结果的组份解析,对R藻蓝蛋白单体和三聚体内能量传递途径和相关传递参数进行了指认和讨论;对观察到的单体与三聚体能量传递组份特性的差别提出了解释。与C－藻蓝蛋白光谱对比,R－藻蓝蛋白独特的色团组成使其更有效地捕获与传递光能。     

藻红蓝蛋白β亚基体内重组及其色谱分析

藻胆蛋白是蓝藻中的捕光蛋白,其生物合成的重要一步是藻胆色素与脱辅基蛋白的连接.大多数藻胆色素的正确连接都需要结合位点专一和对色素的构象有选择性的裂合酶来催化完成,但是这方面的报道不是很多.藻红蓝蛋白由两个亚基组成,β亚基(简称β-PEC)含171个氨基酸残基及两个辅基色素藻蓝胆素(简称PCB),分别在Cys-84和Cys-155位以硫醚键共价相连.通过同源性分析获得的由编号为alr0617基因编码的蛋白为藻红蓝蛋白β亚基(β-PEC)中的Cys-84与PCB的连接的催化酶.为了研究层理鞭枝藻藻红蓝蛋白(PEC)β亚基(β-PEC)中藻蓝胆素(PCB)与脱辅基蛋白的连接机制,通过体内重组方式得到色素蛋白PCB-PecB(C155I),分析表明该色素蛋白与β-PEC的吸收光谱和荧光光谱一致.酸性尿素变性实验证明得到的色素蛋白中的藻蓝胆素PCB没有被破坏.使用胃蛋白酶对天然藻红蓝色素蛋白和重组藻红蓝色素蛋白进行相同条件的水解并得到各自的色素肽,高效液相色谱分析表明这两种色素肽相同,由此证明了编号为alr0617基因编码的蛋白质能催化PCB与PecB(C155I)正确共价偶联.     

坛紫菜别藻蓝蛋白α亚基基因的原核表达与鉴定

通过PCR的方法从重组质粒pMD-apcAB中扩增坛紫菜别藻蓝蛋白α亚基基因(apcA),并将其克隆到高效表达外源基因的原核表达质粒pTO-T7。将构建好的质粒导入表达型大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导表达,并对表达产物进行Western-blot和质谱鉴定。结果显示:apcA全长486bp,表达的α亚基(apcA)为带有原核表达载体T7g10的12个起始氨基酸的融合蛋白,其分子量约为19.7KD。0.5mmol/L的IPTG在37℃诱导6h时,apcA的表达量达到最大,达菌体总蛋白50%以上。Western-blot和质谱鉴定的结果表明获得的融合蛋白为重组坛紫菜别藻蓝蛋白α亚基。       

亚心型扁藻叶绿体psbA基因的克隆及序列分析

psbA基因是叶绿体基因组中一个重要的光调控基因,编码光和系统Ⅱ反应中心的D1蛋白。根据叶绿体基因组序列高度保守的特性,利用菜茵衣藻（Chlamydomonasreinhardtii）psbA基因的保守序列（基因登录号：HQ667991．1）设计引物,采用PCR步移的方法从亚心型扁藻（Platymonassubcordiformis）基因组DNA中克隆到psbA基因全长（基因登录号：KF528742）。序列分析表明,亚心型扁藻psbA基因全长1939bp,编码区长度为1062bp,推导编码353个氨基酸,包括4个赖氨酸残基。有效密码子数显示脚删基因具有明显的密码子偏好性,并且偏好使用以A／T结尾的密码子。相对同义密码子使用度表明25个密码子在编码使用时具有偏好性,其中20个密码子以A／T碱基结尾,占到80％。其终止密码子使用了TAG。     

藻蓝蛋白亚基细胞渗透性及对肿瘤细胞光敏作用的研究

目的:研究藻蓝蛋白亚基对SP2/0、S180、COS7、C6的最佳渗透条件及由其介导的PDT对肿瘤细胞的抑制作用。方法:采用柱层析方法从藻蓝蛋白样品中分离得到藻蓝蛋白亚基,通过荧光显微镜观察其在细胞内的渗透特性,并以He-Ne激光器为激发光源,MTT法检测藻蓝蛋白亚基光敏作用对肿瘤细胞生长的抑制作用。结果:藻蓝蛋白α、α/β亚基在75μg/mL浓度下可以在4 h时充分地进入细胞,并可以在细胞内稳定2 h以上;藻蓝蛋白中的α,β亚基稳定性和作用不相同,β亚基荧光性强但易于降解,由α亚基介导的PDT作用比α/βPDT作用强;100μg/mLα亚基介导的PDT对SP2/0和S180两种悬浮细胞的抑制率可分别达到78.6%和39.8%,强于贴壁细胞C6和COS7的29.2%和17.8%。结论:藻蓝蛋白α亚基在合适的渗透条件下表现出较强的光动力学抗肿瘤效果,且PDT效果与光敏剂浓度、照射剂量及细胞类型相关。     

柱孢鱼腥藻的藻蓝蛋白亚基和F_(678)色素蛋白

柱孢鱼腥藻的藻蓝蛋白包含有两个亚基。β亚基具有578nm吸收峰和600nm荧光发射峰,分子量19.80±0.40KD,可表明β亚基仅有一个载色团。α亚基具有578nm和630nm吸收峰及645nm的荧光发射峰,分子量17.35±0.38,α亚基可能有两个载色团。别藻蓝蛋白有635nm和650nm吸收蜂及664nm的荧光发射峰。具藻胆体的类囊体膜从高盐浓度缓冲液移至低盐浓度缓冲液时表现678nm荧光发射峰,可能柱孢鱼腥藻存在的F_(678)色素蛋白相当于GLazer(1975)的别藻蓝蛋白B。     

龙须菜及其色素突变体藻胆蛋白的光谱及分子特征的比较

对龙须菜(Gracilaria lemaneiformis Greville)及其色素突变体藻胆蛋白吸收光谱进行了比较研究,结果显示不同藻株藻红蛋白的吸收光谱有显著的变化,而藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的基本相同.我们克隆了龙须菜及其色素突变体的藻红蛋白亚基的部分基因序列,用该基因序列推导出的氨基酸序列进行分析以揭示这一变化的分子机理,结果显示除几个氨基酸残基的替换外,几株藻间的藻红蛋白的氨基酸序列十分相似,一些氨基酸的替换发生在决定藻红蛋白二级结构及亚基间相互作用的区域,可能会影响藻胆蛋白的构型及相互作用,导致光谱性质的变化.     

龙须菜及其色素突变体藻胆蛋白的光谱及分子特征的比较

对龙须菜（Gracilaria lemaneiformis Greville）及其色素突变体藻胆蛋白吸收光谱进行了比较研究,结果显示不同藻株藻红蛋白的吸收光谱有显的变化,而藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的基本相同。我们克隆了龙须菜及其色素突变体的藻红蛋白亚基的部分基因序列,用该基因序列推导出的氨基酸序列进行分析以揭示这一变化的分子机理,结果显示除几个氨基酸残基的替换外,几株藻间的藻红蛋白的氨基酸序列十分相似,一些氨基酸的替换发生在决定藻红蛋白二级结构及亚基间相互作用的区域,可能会影响藻胆蛋白的构型及相互作用,导致光谱性质的变化。     

龙须菜及其色素突变体藻胆蛋白的光谱及分子特征的比较(英)

对龙须菜 (GracilarialemaneiformisGreville)及其色素突变体藻胆蛋白吸收光谱进行了比较研究 ,结果显示不同藻株藻红蛋白的吸收光谱有显著的变化 ,而藻蓝蛋白和别藻蓝蛋白的基本相同。我们克隆了龙须菜及其色素突变体的藻红蛋白亚基的部分基因序列 ,用该基因序列推导出的氨基酸序列进行分析以揭示这一变化的分子机理 ,结果显示除几个氨基酸残基的替换外 ,几株藻间的藻红蛋白的氨基酸序列十分相似 ,一些氨基酸的替换发生在决定藻红蛋白二级结构及亚基间相互作用的区域 ,可能会影响藻胆蛋白的构型及相互作用 ,导致光谱性质的变化。